解题思路:(1)实验时为了提高纸带的利用率,应先接通电源后释放纸带;
(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度,从而得出动能的增加量,根据下降的高度求出重力势能的减小量.
(3)若机械能守恒,因为初位置的机械能为零,则每个位置动能和重力势能的绝对值应该相等,图线不重合的原因是重物和纸带下落过程中需克服阻力做功.根据动能定理,结合图线的斜率求出阻力与重物重力的比值.
①如果先释放纸带后接通电源,有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离,电源才被接通,那么纸带上只有很小的一段能打上点,大部分纸带没有打上点,纸带的利用率太低,所以应当先接通电源,后让纸带运动,故B错误.
②B点的瞬时速度vB=
h3−h1
2T,
则重物动能的增加量△Ek=
1
2mvB2=
m(h3−h1)2
8T2,重力势能的减小量为△Ep=mgh2.在误差范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量.
③取打下O点时重物的重力势能为零,因为初位置的动能为零,则机械能为零,每个位置对应的重力势能和动能互为相反数,即重力势能的绝对值与动能相等,而图线的斜率不同,原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功.
根据图中的数据可以计算计算图线Ⅱ的斜率k2=2.80 J/m.
根据动能定理得,mgh-fh=[1/2mv2,则mg-f=
1
2•
mv2
h],
图线斜率k1=
mgh
h=mg,图线斜率k1=
1
2mv2
h,
知k1-f=k2,则阻力f=k1-k2.
所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为
k1−k2
k1.
故答案为:①B; ②
h3−h1
2T;
m(h3−h1)2
8T2; mgh2;等于;③2.80;
k1−k2
k1
点评:
本题考点: 验证机械能守恒定律.
考点点评: 解决本题的关键知道实验的原理,验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等.以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度.